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Allegro高通量靶向SNP组测序技术助力野生动物基因分型

在野生动物的研究应用基因组学技术的主要困难之一是常规采集微或非创伤性样本,这些样本通常会发生降解片段化、含量极低环境或食糜的外源 DNA 污染的情况发生。野生动物采样场景中,样是相对较容易采集的,特别适合避免接触动物有危险的情况下进行采样。以往,由于缺乏灵活经济的技术手段使得对粪便样本的基因组分析受到限制。


在过去的几十年里,微卫星SSR)分析是野生动物遗传学基因分型的传统技术。虽然微卫星分析仍被广泛使用,但微卫星分析正迅速被单核苷酸多态性 (SNP) 分析所取代,因为单核苷酸多态性 (SNP) 在整个基因组中更为丰富,并且更适合于自动化的高通量基因分型。高通量的SNP已通过基因芯片的方式广泛用于人类和农业物种的研究 然而,高通量 SNP 基因芯片的高昂开发成本限制了它们在野生动物研究中的使用,仅限于少数物种。 SNP 基因芯片也不适用于微量样本,因为它们通常需要大量 DNA。


高通量测序基因分型 (GBS) 技术规避了基因芯片开发成本高的问题,但酶切位点序列的随机分布阻止了靶向测序特定位点,而且大多数高通量测序基因分型 (GBS)技术还需要模板 DNA的起始量高于实际的微量样本,例如粪便样本

随着基因芯片和 GBS高通量测序技术的发展,高通量靶向SNP组测序方法已成为从全基因组序列中获得基因型数据的可行替代方案。 高通量靶向SNP组测序可大致分为1)探针序列捕获方法,其中探针被设计为捕获 DNA 的诱饵,或2)通过 PCR 方法,其中探针被设计用于目标序列扩增。 高通量靶向SNP组测序实现了微量DNA模板的目标SNP位点的高覆盖率和低测序成本。 因此, 高通量靶向SNP组测序有望将野生动物遗传学领域引入基因组学研究。


最近,一种Allegro的新型高通量SNP组靶向测序试剂已显示出成本低、测序数据质量高和通量高的基因分型优势。 该试剂通过单引物富集技术 (SPET),可以在单个反应中进行1k – 100k + 目标位点的多重目标序列的富集,推荐的最小 DNA起始量为 10ng。 单引物扩增减少了引物二聚体的出现,对SNP靶位点的高特异性进一步提高了实验之间的可重复性。 与基因芯片相比,这种方法很灵活,允许对相对少量的样本(目前为 192 个的试剂包装)进行快速定制分析设计。单引物富集技术 (SPET)起初用于人类医学,然后用于植物遗传学,包括黑杨和玉米、番茄和茄子、棕榈油和加那利群岛的濒危植物,但它在野生动物中的使用仍然有限。

在大型哺乳动物中,粪便通常是最容易获得的用于基因分型的样本组织。 值得注意的是,马科动物的粪便中积累大量上皮细胞沉积物,从而使得从黏膜表面采样宿主DNA提供了可能。 


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日前,加拿大科学家报道了使用Allegro高通量SNP组靶向测序试剂野马粪便拭子中分离的DNA生成全基因组 SNP 数据的研究。作为加拿大某省野马长期研究的一部分,分别使用 dsDNA 荧光和宿主特异性 qPCR 测定法对收集的 989 份样品的总DNA和宿主特异性 DNA进行了定量。使用针对 279个SNP的定制SNP组探针对代表 44个个体的 48个样本进行了基因分型,这些样本至少含有 10ng 的宿主 DNA。通过将 Allegro高通量SNP组靶向测序基因型与从具有SNP基因芯片的相同个体和来自同一匹马的多个样本中获得的基因型进行对比,分别评估了基因分型的准确性和一致性。 62% 的拭子产生了用于Allegro高通量SNP组靶向测序技术起始宿主DNA 量。忽略未能扩增的样本,Allegro高通量SNP组靶向测序试剂对每个样本平均恢复了 86.7% 的目标SNP位点,而Allegro高通量SNP组靶向测序技术 基因芯片之间的基因型一致性为 98.5%。来自同一个体的基因型的重复性接近统一,平均为 99.9%。该研究表明Allegro高通量SNP组靶向测序试剂适用于全基因组、微量DNA样本的靶向 SNP 基因分型,并将促进马科动物和相关物种的进一步生态和保护遗传学研究。



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